JP2015137074A - シートベルト用リトラクタ - Google Patents

Abstract

【課題】機械的強度がそれほど高くない比較的安価な材料を用いて、ロックドッグとフレームの内歯とのロック強度を向上させることができ、緊急時に乗員を効果的及び安全に拘束することができるシートベルト用リトラクタを提供する。【解決手段】スピンドル２０の回転軸方向の端部において、スピンドル２０の回転中心Ｏを通り径方向に延びる仮想直線Ｌにより２分割される一対の半円のうち、一方の半円内にロックドッグ５０が配設され、少なくとも他方の半円内にフレーム１１の内歯１２と係合可能な係合歯２９を備えており、ロックドッグ５０がフレーム１１の内歯１２と係合したとき、スピンドル２０を回転中心Ｏに対してロックドッグ５０とフレーム１１の内歯１２とが係合する部位と反対方向へ変位させて係合歯２９をフレーム１１の内歯１２に係合させる。【選択図】図６

Description

本発明は、シートベルト用リトラクタに関し、より詳細には、ロック機構を備えたシートベルト用リトラクタの改良に関する。

従来、車両の急加速、衝突又は急減速に反応する車体加速度感知手段や、ウェビングの急速な引き出しに反応するウェビング加速度感知手段によってウェビングの引き出しを物理的にロックする緊急ロック機構を備え、乗員を効果的及び安全に拘束するシートベルト用リトラクタが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平０５−１９３４４１号公報

特許文献１に開示されているシートベルト用リトラクタは、緊急時にスピンドルの側面に配設されたロックドッグを、径方向外方に飛び出させてフレームの内歯に係合させることで、スピンドルのウェビング引き出し方向の回転を阻止している。従って、ウェビングに作用する全ての負荷は、ロックドッグとフレームの内歯との係合部で受けられる。一方、ウェビングに作用する負荷は、車両状況に応じて様々であり、ロックドッグとフレームの内歯とに要求されるロック強度は、ウェビングの最大負荷に対して十分に余裕のある大きな強度が要求される。このため、ロックドッグ、スピンドル及びフレームは、機械的強度の高い材料で形成する必要があり、製作コストが増大する虞があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的安価な材料を用いて、ロックドッグとフレームの内歯とのロック強度を向上させることができ、緊急時に乗員を効果的及び安全に拘束することができるシートベルト用リトラクタを提供することにある。

前述した目的を達成するため、本発明に係るシートベルト用リトラクタは、下記（１）〜（５）を特徴としている。
（１） フレームに回転自在に支持され、ウェビングが巻装されるスピンドルと、
前記フレームに設けられた内歯と、前記スピンドルに設けられ、該内歯に係合するロック部材を有し、前記スピンドルのウェビング引き出し方向の回転をロックするロック機構と、
前記スピンドルを前記ウェビングの巻き取り方向に付勢する巻き取り装置と、
を備えるシートベルト用リトラクタであって、
前記スピンドルの回転軸方向の端部において、前記スピンドルの回転中心を通り径方向に延びる仮想直線により２分割される一対の半円のうち、一方の半円内に前記ロック部材が配設され、
前記一対の半円のうち、少なくとも他方の半円内に前記フレームの内歯と係合可能な係合歯を備え、
前記ロック部材が前記フレームの内歯と係合したとき、前記スピンドルを前記回転中心に対して前記ロック部材と前記フレームの前記内歯とが係合する部位と反対方向へ変位させて前記係合歯を前記フレームの内歯に係合させることを特徴とするシートベルト用リトラクタ。
（２）前記係合歯は、前記一方の半円内にも延設されることを特徴とする（１）に記載のシートベルト用リトラクタ。
（３）前記係合歯の幅は、前記フレームの内歯の厚みより大きいことを特徴とする（１）または（２）に記載のシートベルト用リトラクタ。
（４） 前記ロック部材と前記係合歯とは、前記スピンドルの軸方向で同一の端部に配設されることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載のシートベルト用リトラクタ。
（５） 前記係合歯の軸方向外方には、前記フレームの前記内歯との軸方向ズレを阻止する壁部が設けられることを特徴とする（１）から（４）のいずれかに記載のシートベルト用リトラクタ。

本発明のシートベルト用リトラクタによれば、スピンドルの回転軸方向の端部においてスピンドルの回転中心を通り径方向に延びる仮想直線により２分割される一対の半円のうち、一方の半円内にロック部材が配設され、少なくとも他方の半円内にフレームの内歯と係合可能な係合歯を備える。ロック部材がフレームの内歯と係合してスピンドルの回転を阻止したとき、スピンドルを回転中心に対してロック部材とフレームの内歯とが係合する部位と反対方向へ変位させて係合歯をフレームの内歯に係合させるようにしたので、ウェビングに作用する負荷が、ロック部材とフレームの内歯、及び係合歯とフレームの内歯との２箇所に分散して受けられ、機械的強度がそれほど高くない比較的安価な材料を用いてもロック強度を向上させることができ、緊急時に乗員を効果的及び安全に拘束することができる。

シートベルト用リトラクタの外観を示す正面図である。 図１に示すシートベルト用リトラクタの分解斜視図である。 （ａ）はスピンドルを一端側から見た斜視図、（ｂ）はスピンドルを他端側から見た斜視図である。 フレームの一方の側板側から見たシートベルト用リトラクタのステアリングホイール周辺をシステムカバーを取り外した状態で示す側面図である。 （ａ）は通常時におけるスピンドルとロックドッグとフレームの内歯との位置関係を示す側面図、（ｂ）は図５（ａ）に示すＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）はスピンドルが回転してロックドッグとフレームの内歯とが噛合した状態を示す側面図、（ｂ）は更にスピンドルが回転してスピンドルの係合歯とフレームの内歯とが噛合した状態を示す側面図である。

以下、本発明に係るシートベルト用リトラクタの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明に係るシートベルト用リトラクタの外観図、図２は図１に示すシートベルト用リトラクタの分解斜視図である。図１及び図２に示すように、シートベルト用リトラクタ１０は、ウェビングＷ（図６参照）が巻装される金属製（例えば、アルミ合金製）のスピンドル２０と、スピンドル２０を回転自在に支持する金属製のコ字状のフレーム１１と、フレーム１１の一方の側板１１Ａの外側に配置され、ウェビングの引き出しを機械的にロックするロック機構１４と、フレーム１１の他方の側板１１Ｂの外側に配置され、スピンドル２０をウェビングの巻き取り方向に回転付勢するバネ式の巻き取り装置３０と、を備える。

フレーム１１の一対の側板１１Ａ、１１Ｂは、スピンドル２０の軸方向の中央部分を挟んで互いに対向する。また、フレーム１１の側板１１Ａの円形開口の内周には、後述するロックドッグ５０の爪５１及びスピンドル２０の係合歯２９が噛合する多数の内歯１２が形成されている。

スピンドル２０は、図３に示すように、ウェビングが巻回される胴部２７と、胴部２７の軸方向両側に設けられた一対の鍔部２２から軸方向外側に延出する一対の軸部２１、２５と、を有する。スピンドル２０は、一方の軸部２１が、後述するブッシュ５５を介して樹脂製のシステムカバー９０のボス９５の内側に形成された不図示の支持孔に嵌合し、また他方の軸部２５が、樹脂製のスプリングケース３１に形成された支持孔３６に嵌合して、回転自在に支持されている。

また、スピンドル２０の一方の端面側で、鍔部２２と軸部２１との間には、所定の肉厚の略円盤状の側壁部２３が設けられている。ロックドッグ５０は、この側壁部２３を部分的に切欠いて形成されたロックドッグ収容空間２４内に変位自在に収容されている。

図２に示すように、ロック機構１４は、フレーム１１に設けられた内歯１２と、ロック部材としての金属製（例えば、鉄製）のロックドッグ５０と、樹脂製のステアリングホイール６０と、ウェビングの急激な引き出しを感知してスピンドル２０のウェビング引き出し方向の回転を阻止するウェビング加速度感知手段７０を構成するＷＳレバー７１及びＷＳスプリング７５と、車両の急減速状態を感知してスピンドル２０のウェビング引き出し方向の回転を阻止する車体加速度感知手段としての加速度センサ８０と、を備え、フレーム１１に固定されるシステムカバー９０によって覆われている。

図４も参照して、システムカバー９０内には、樹脂製のブッシュ５５と、ステアリングホイール６０とブッシュ５５との間に介在するラッチスプリング５９と、が収容されている。ブッシュ５５は、ステアリングホイール６０の中心孔６１を貫通するスピンドル２０の軸部２１を覆うキャップ状部５７を有し、スピンドル２０と一体回転する。キャップ状部５７は、システムカバー９０のボス９５に設けられた不図示の支持孔に回転自在に嵌合する。また、ブッシュ５５は、キャップ状部５７から半径方向に延出して、ラッチスプリング５９の一端を支持するスプリング支持部５６が設けられている。

ステアリングホイール６０は、スピンドル２０に相対回転可能に支持され、スピンドル２０に対して回転遅れを生じることによりロックドッグ５０を作動する。ステアリングホイール６０は、ラッチスプリング５９の一端を支持するばね受け部６２と、ロックドッグ５０のカムピン５２が係合するカム孔６３と、ＷＳレバー７１の軸孔７２に嵌まることでＷＳレバー７１を揺動自在に支持する凸軸６４と、ＷＳスプリング７５の一端を支持する突片６５と、外周面に形成された複数の係合爪６６と、を有している。

なお、ばね受け部６２、凸軸６４、及び突片６５は、システムカバー９０と対向する側のステアリングホイール６０の側面に形成されている。

ばね受け部６２とブッシュ５５のスプリング支持部５６との間には、ラッチスプリング５９が装着されて、ステアリングホイール６０をスピンドル２０に対して反時計回りに付勢している。

したがって、カムピン５２がカム孔６３に挿入されたロックドッグ５０は、ラッチスプリング５９の付勢力により、爪５１が内歯１２から離れるロック解除方向に保持される。また、ラッチスプリング５９の付勢力に抗して、ステアリングホイール６０がスピンドル２０に対して時計回りに相対的に回転する（実際には、スピンドル２０が回転する）時には、カムピン５２がカム孔６３に沿って作動し、爪５１を径方向外方に進出させる。そして、径方向外方に進出した爪５１を、フレーム１１の内歯１２に噛み合わせることにより、スピンドル２０をフレーム１１の内歯１２にロックさせ、ウェビング引き出し方向の回転を機械的にロックする。

システムカバー９０には、側板部９１の内側に、ＷＳレバー７１と噛み合い可能な内歯９３が設けられている（図４参照）。

ＷＳレバー７１は、慣性体としての機能も併せ持つように金属製で構成されており、システムカバー９０の内歯９３に係合可能な爪７３を備え、ステアリングホイール６０の凸軸６４に嵌合している。軸孔７２に対して爪７３と反対側の腕７４とステアリングホイール６０の突片６５との間には、ＷＳスプリング７５が装着されて爪７３を内方に退避させる方向（システムカバー９０の内歯９３から離間する方向）にＷＳレバー７１を回転付勢している。従って、通常時には、爪７３がシステムカバー９０の内歯９３と係合しない非作動位置に保持される。

これにより、乗員の急な移動によりウェビングＷがウェビングガイド１３に案内されて引き出されると、ＷＳレバー７１が慣性力によって回動し、ＷＳレバー７１の爪７３が外方に突き出されて、システムカバー９０の内歯９３に噛合する。これにより、ウェビング加速度感知手段７０は、ステアリングホイール６０のウェビング引き出し方向の回転を阻止する。

図２に示すように、加速度センサ８０は、センサホルダ８１と、センサホルダ８１に取り付けられるボールカバー８２と、ボールカバー８２内に格納されて水平方向の加速度に応じて変位するボール８３と、加速度センサレバー８４とを備え、システムカバー９０のセンサカバー９４に収容されている。

そして、車体加速度に応じてボール８３が移動することにより、加速度センサレバー８４が揺動して爪８５が持ち上がり、ステアリングホイール６０の外周に設けられた係合爪６６に係合して、ステアリングホイール６０のウェビング引き出し方向の回転を阻止する。

図２に示すように、巻き取り装置３０は、円筒状に形成されたスプリングコア３２と、巻き取りばね３３と、スプリングカセット３４とを備える。スプリングカセット３４は、スプリングコア３２を支持するスプリングハウジング３５と、スプリングハウジング３５を軸方向及び径方向から覆うようにして、フレーム１１の他方の側板１１Ｂに固定されるスプリングケース３１と、によって構成され、スプリングコア３２及び巻き取りばね３３を収容する。

スプリングケース３１の内壁面には、スピンドル２０の他端側の軸部２５と対向する位置に、該軸部２５を回転自在に支持する支持孔３６が形成されている。

スプリングコア３２は、円筒状のばね固定部４１と、ばね固定部４１の軸方向一端部から径方向外方に突出して形成された鍔部４２と、を有する。鍔部４２の径方向中間には、片持ち梁状に周方向に延びる３本の板ばね４６が、鍔部４２と一体に形成されている。板ばね４６の長手方向（周方向）中間部は、ばね固定部４１方向に突出して湾曲形成されている。

スプリングコア３２は、スピンドル２０とスプリングハウジング３５の壁部３８との間に配置され、スピンドル２０と一体回転可能に嵌合している。スプリングコア３２は、板ばね４６の弾性力により、スピンドル２０を軸方向に押圧して軸方向ガタを吸収すると共に軸方向に位置決めする。

巻き取りばね３３は、帯板状のばね素材を渦巻状に巻いたものであり、外周端部がスプリングハウジング３５に固定されると共に、内周端部３３ａがスプリングコア３２のばね固定部４１に固定されてスプリングハウジング３５に収容されており、スピンドル２０を常時、巻き取り方向に付勢している。

ここで、図３及び図５（ａ）に示すように、スピンドル２０のロックドッグ収容空間２４は、軸方向から見たとき側壁部２３内に形成された略扇状の凹部である。また、凹部を形成する側板部２８は、ロックドッグ収容空間２４に収容されたロックドッグ５０の爪５１及びカムピン５２が露出可能なように切り欠かれている。

側壁部２３のロックドッグ収容空間２４の周方向一端Ｂと、スピンドル２０の回転中心Ｏとを結ぶ直線を延長した仮想直線Ｌにより、スピンドル２０を一対の半円に分割したとき、仮想直線Ｌに対してロックドッグ収容空間２４側の半円Ｃ１内には、ロックドッグ収容空間２４に収容されたロックドッグ５０が配設される。一方、仮想直線Ｌに対してロックドッグ収容空間２４と反対側の半円Ｃ２内にある側壁部２３の外周面２３ａには、フレーム１１の内歯１２と噛合可能な複数の係合歯２９が形成されている。

係合歯２９は、隣り合う内歯１２同士とほぼ同じ周方向間隔（位相間隔）で配置されている。なお、係合歯２９は、仮想直線Ｌに対してロックドッグ収容空間２４側の半円Ｃ１内にも延設されている。また、各係合歯２９の形状は、任意であるが、本実施形態では、周方向に向かう長辺と径方向に向かう短辺とによって形成されている。

また、係合歯２９は、ロックドッグ５０ほど噛み合い部の歯の高さは必要なく、最低限、内歯１２と噛み合うことができる程度の歯の高さを有すればよい。具体的には、係合歯２９の高さは、内歯１２の形状によって変わるが、内歯１２の高さより低くてもよいし、或いは、内歯１２の高さより高くてもよい。係合歯２９は、噛み合った時に、回転方向の力を受けることができる程度の壁の高さを有するものであればよい。

図５（ｂ）に示すように、係合歯２９の幅ｗは、フレーム１１の内歯１２の厚みｔより大きくなっており、フレーム１１に対してスピンドル２０の軸方向ガタがあっても、係合歯２９とフレーム１１の内歯１２とを確実に噛合させることができる。また、係合歯２９の軸方向外方には、壁部２３ｂが形成され、フレーム１１の内歯１２と係合歯２９との間に軸方向ズレが生じた場合であっても、互いの噛合を確実に維持することができる。

以下、本実施形態のシートベルト用リトラクタ１０の作用について説明する。本実施形態のシートベルト用リトラクタ１０は、通常の速度でウェビングＷがウェビングガイド１３を介して引き出されると、樹脂製のシステムカバー９０及びスプリングケース３１により両端の軸部２１，２５が支持されるスピンドル２０が回転して、巻装されたウェビングＷの引き出しを許容する（図５（ａ）参照）。

また、図４及び図６（ａ）に示すように、ウェビングＷが設定された所定の速度より早い速度でシートベルト用リトラクタ１０から引き出されると、ステアリングホイール６０と共に回転するＷＳレバー７１が、慣性力によりＷＳスプリング７５の弾性力に抗して図５中、時計方向に回動して、ＷＳレバー７１の爪７３が、システムカバー９０の内歯９３に噛合してステアリングホイール６０のウェビング引き出し方向の回転を阻止する。

ステアリングホイール６０が停止した状態で、更にウェビングＷが引き出されてスピンドル２０がステアリングホイール６０に対して相対的に回転すると、カムピン５２がステアリングホイール６０のカム孔６３に嵌合しているロックドッグ５０は、爪５１が外方に押し出され、フレーム１１の内歯１２に噛合してスピンドル２０の回転がロックされ、ウェビングＷの引き出しが阻止されて乗員を保護する。

また、車両に大きな加速度が作用すると、ボールカバー８２内に格納されたボール８３が移動することで加速度センサレバー８４が揺動し、爪８５がステアリングホイール６０の係合爪６６に係合して、ステアリングホイール６０のウェビング引き出し方向の回転を阻止する。そして、ウェビングＷの引き出しによりスピンドル２０がステアリングホイール６０に対して相対的に回転すると、上記と同様に、ロックドッグ５０の爪５１がフレーム１１の内歯１２に噛合してウェビングＷの引き出しが阻止される。

ロックドッグ５０の爪５１とフレーム１１の内歯１２との噛合によりスピンドル２０の回転が阻止された状態で、更に、例えば１ｋＮ以上の大きな力がウェビングＷに作用すると、図６（ｂ）に示すように、スピンドル２０には、ロックドッグ５０とロックドッグ収容空間２４の壁との干渉点Ｃを中心とする反時計方向の回転トルクが作用する。これにより、スピンドル２０の軸部２１，２５を支持する樹脂製のシステムカバー９０及びスプリングケース３１が弾性変形し、スピンドル２０は、回転中心Ｏに対してロックドッグ５０とフレーム１１の内歯１２とが係合する部位と反対方向（矢印Ｄ方向）へ変位して、係合歯２９がフレーム１１の内歯１２に噛合する。

このように、本実施形態のシートベルト用リトラクタ１０は、ウェビングＷに作用する力が比較的軽荷重（例えば１ｋＮ以下）の場合には、ロックドッグ５０の爪５１とフレーム１１の内歯１２との噛合によりウェビングＷの引き出しを阻止して乗員を保護し、大きな荷重（例えば１ｋＮ以上）が作用した場合には、ロックドッグ５０の爪５１とフレーム１１の内歯１２との噛合に加え、更にスピンドル２０の係合歯２９とフレーム１１の内歯１２とが噛合して、２箇所でロック状態となって大きなロック強度が得られる。特に、スピンドル２０の係合歯２９とフレーム１１の内歯１２との短辺同士が当接することで、早い段階で大きなロック強度が得られる。
また、本実施形態の場合、係合歯２９が内歯１２と噛み合うので、大きな塑性変形を誘発せずに、常に係合歯２９の凹凸部とフレーム１１の内歯１２とが噛み合い、ロック性能をより向上することができる。例えば、係合歯２９が無く、内歯１２によって塑性変形するような構造では、内歯１２が接触するたびにスピンドル２０の違う部分に傷や凹部が形成される。このため、ロック性能がばらつく可能性があり、最悪の場合、ランダムな傷や凹部によって内歯１２が滑ってしまい、十分にロック性能を発揮できない可能性がある。

以上説明したように、本実施形態のシートベルト用リトラクタ１０によれば、スピンドル２０の回転軸方向の端部において、スピンドル２０の回転中心Ｏを通り径方向に延びる仮想直線Ｌにより２分割される一対の半円のうち、一方の半円内にロックドッグ５０が配設され、少なくとも他方の半円内にフレーム１１の内歯１２と係合可能な係合歯２９を備える。ロックドッグ５０がフレーム１１の内歯１２と係合してスピンドル２０の回転を阻止したとき、スピンドル２０を回転中心Ｏに対してロックドッグ５０とフレーム１１の内歯１２とが係合する部位と反対方向へ変位させて係合歯２９をフレーム１１の内歯１２に係合させるようにしたので、ウェビングＷに作用する荷重が、ロックドッグ５０とフレーム１１の内歯１２、及び係合歯２９とフレーム１１の内歯１２との２箇所で分散して受けられ、機械的強度がそれほど高くない比較的安価な材料を用いてもロック強度を向上させることができ、緊急時に乗員を効果的及び安全に拘束することができる。

また、係合歯２９が一方の半円内にも延設されれば、更に確実に係合歯２９とフレーム１１の内歯１２とを噛合させることができる。

また、係合歯２９の幅Ｗは、フレーム１１の内歯１２の厚みｔより大きいので、フレーム１１に対してスピンドル２０の軸方向ガタがあっても、係合歯２９とフレーム１１の内歯１２とを確実に噛合させることができる。

更に、ロックドッグ５０と係合歯２９とは、スピンドル２０の同一の軸方向端部側である側壁部２３に配設されるので、スピンドル２０を大型化することなく、係合歯２９を形成することができる。

また、係合歯２９の軸方向外方には、壁部２３ｂが設けられるので、フレーム１１の内歯１２と係合歯２９との間に軸方向ズレが生じた場合であっても、互いの噛合を確実に維持することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
なお、本実施形態では、側壁部２３のロックドッグ収容空間２４の周方向一端Ｂと、スピンドル２０の回転中心Ｏとを結ぶ直線を延長した仮想直線Ｌにより、スピンドル２０を一対の半円に分割したが、半円を形成する仮想直線Ｌはこれに限らず、一方の半円が、ロックドッグ収容空間２４の開口部を含むように回転中心Ｏを通る仮想直線Ｌによって形成されればよい。

１０ シートベルト用リトラクタ
１１ フレーム
１２ フレームの内歯
１４ ロック機構
２０ スピンドル
２３ 側壁部
２３ｂ 壁部
２９ 係合歯
３０ 巻き取り装置
５０ ロックドッグ（ロック部材）
Ｌ 仮想直線
Ｏ スピンドルの回転中心
ｔ 内歯の厚み
ｗ 円弧溝の幅

Claims (5)

1. フレームに回転自在に支持され、ウェビングが巻装されるスピンドルと、
   前記フレームに設けられた内歯と、前記スピンドルに設けられ、該内歯に係合するロック部材を有し、前記スピンドルのウェビング引き出し方向の回転をロックするロック機構と、
   前記スピンドルを前記ウェビングの巻き取り方向に付勢する巻き取り装置と、
   を備えるシートベルト用リトラクタであって、
   前記スピンドルの回転軸方向の端部において、前記スピンドルの回転中心を通り径方向に延びる仮想直線により２分割される一対の半円のうち、一方の半円内に前記ロック部材が配設され、
   前記一対の半円のうち、少なくとも他方の半円内に前記フレームの内歯と係合可能な係合歯を備え、
   前記ロック部材が前記フレームの内歯と係合したとき、前記スピンドルを前記回転中心に対して前記ロック部材と前記フレームの前記内歯とが係合する部位と反対方向へ変位させて前記係合歯を前記フレームの内歯に係合させることを特徴とするシートベルト用リトラクタ。
2. 前記係合歯は、前記一方の半円内にも延設されることを特徴とする請求項１に記載のシートベルト用リトラクタ。
3. 前記係合歯の幅は、前記フレームの内歯の厚みより大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシートベルト用リトラクタ。
4. 前記ロック部材と前記係合歯とは、前記スピンドルの軸方向で同一の端部に配設されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のシートベルト用リトラクタ。
5. 前記係合歯の軸方向外方には、前記フレームの前記内歯との軸方向ズレを阻止する壁部が設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のシートベルト用リトラクタ。

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